Знак Вопроса 1998 № 03

На том же принципе построен и механизм регуляции кровообращения, полагает Стамлер.

Обоснование новой концепции началось не с общей идеи саморегуляции, а с конкретного открытия, о котором Стамлер узнал сравнительно недавно. Оказалось, что окись азота участвует в передаче всех сигналов организма. Рождающиеся в мозгу перемены в поведении сокращения сердца, ритме дыхания, расширение и сужение сосудов, перистальтика, движения рук и ног, ритмы иммунной системы — все это и многое другое невозможно без влияния окиси азота.

«А ведь «азот», между прочим, в переводе означает «не поддерживающий жизни», — усмехается Стамлер. — Впрочем, в данном случае речь идет об окиси…»

В том же журнале «Нейчур» как-то писали, что в основных процессах жизнедеятельности задействованы три основных газа — кислород, углекислый газ и окись азота. Ученые доказали, что особая форма этой окиси, называемая эснитросогемоглобин (SNO), хоть и прячется внутри гемоглобина, но может без труда появиться на поверхности этой белковой молекулы.

Но что SNO делает внутри гемоглобина, путешествуя вместе с ним по организму?

Чем занимается сам гемоглобин, известно многим. Он разносит по тканям кислород и уносит углекислоту. Покидая сердце, он движется сначала в большие артерии, а потом во все более мелкие, называемые артериолами, пока не достигнет органов и тканей, где освобождается от своей ноши. При этом артерии в конце концов измельчаются до капилляров диаметром всего около 2300 микрон, т. е. около 1/1000 доли волоса. Своими гладкими мышцами толщиной, наверное, в стотысячную волоса, эти капилляры то сжимаются, то расширяются, от чего и зависит количество крови в данном органе — печени, мышцах и т. д.

Рядом с капиллярами проходят крошечные вены, или венови (т. е. веночки), которые, подобно ручейкам, объединяются во все более крупные транспортные сосуды, несущие кровь обратно в легкие. Здесь она отдает углекислоту, запасается новыми молекулами кислорода, и цикл повторяется.

Во время этих путешествий гемоглобин меняет свою форму. Когда он берет полный груз кислорода, он принимает одно обличье — форму А. Когда же освобождается от груза, то принимает другое обличье — форму В, и уже в таком виде забирает с собой углекислоту.

Все это было известно и до исследований Стамлера. Так же как и то, что в стенках артерий и капилляров может вырабатываться окись азота, воздействуя на их диаметр. Большое количество SNO делает сосуды шире. И тут мы подходим к самому главному — загадке, над которой долгое время бился Стамлер и его коллеги.

Откуда берется лишний кислород? Согласно общепринятой модели, молекула гемоглобина, покидая сердце, несет дальше и молекулы кислорода. В маленьких артериях она оставляет 2 молекулы, а остальные доносит до капилляров. Там она оставляет еще одну молекулу, и остается последняя…

Так получается по арифметике. А вот на практике сплошь и рядом оказывается, что, когда гемоглобин возвращается в легкие, он несет с собой 2–3 молекулы кислорода. Из этого выходит, что общепринятая модель неверна.

Тончайшие измерения, которые провел Стамлер на погруженных в наркоз животных, побудили его построить новую модель, где главное место заняла схема локального контроля над кровотоком. Согласно этой модели, молекула гемоглобина действительно может вернуться в легкие, неся с собой 2–3 молекулы кислорода, но обличье у нее при этом все равно типа В, свойственное, как известно, бескислородному гемоглобину, подбирающему углекислый газ. В легких гемоглобин обогащается кислородом и немедленно меняет свое обличье на форму А. При этом он забирает из воздуха немного окиси азота и в виде SNO прячет в свое нутро.

Но для чего молекула NО превращается в SNO? А для того, чтобы ее не поглотило железо, которым, как известно, богат гемоглобин.

Обогащенный кислородом гемоглобин направляется к сердцу, а оно отправляет его к тканям, которым он необходим. Попадая в них, SNO как бы чувствует, насколько они нуждаются в кислороде. Если уровень кислорода там низок, то гемоглобин меняет форму А на В, выпускает две молекулы кислорода и расстается с SNO. Это соединение, в свою очередь, дает команду гладким мышцам на увеличение диаметра артерии. Кровоток увеличивается, и количество кислорода в данном органе возрастает.

Но что происходит с гемоглобином после того, как он приносит с собой и выпустит две молекулы кислорода? Он выходит в капилляры и выпускает еще одну молекулу кислорода. Затем он переходит в венозную сеть. Вход в нее находится прямо против артериозного капилляра. Там он подбирает одну или две кислородные молекулы, которые отделились от него, когда он менял обличье, и, конечно, углекислоту. Если же уровень кислорода в маленьких артериях высок, гемоглобин обличья не меняет. SNO остается в его структуре и сосуды не расширяются. Они, напротив, сжимаются, так как находящееся в гемоглобине железо старается поглотить свободную окись азота и уменьшить таким образом наличие кислорода в тканях.